金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用，将金属丝材料聚集在一起，压制使金属丝材之间相互接触，并使丝材之间实现冶金结合，制备获得具有连通孔隙的金属丝多孔隙材料；将金属丝多孔隙材料加工成多孔隙耐高温机械零件，并装配至机械结构中相应位置处固定；使流体经过流体通道进入耐高温机械零件内部，使流体从多孔隙耐高温机械零件的内表面一侧通过多孔隙耐高温机械零件的孔隙达到多孔隙耐高温机械零件的外表面，冷却耐高温机械零件，并在耐高温机械零件的外表面形成流体膜，阻止热流对耐高温机械零件的直接接触，使耐高温机械零件处于较低温度条件下工作。本发明专利技术可提高耐高温机械零件在高温工作环境下的使用寿命。

Application of metal wire metallurgy combined with porous material in manufacturing high temperature resistant mechanical parts

【技术实现步骤摘要】
金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用
本专利技术涉及金属多孔材料应用于耐高温机械零件的
，尤其是指一种金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用。
技术介绍
申请号为CN201820308098，专利技术名称为“工作叶片缘板冷却结构”中国航发商用航空发动机有限责任公司的中国技术专利申请，提供了一种工作叶片缘板冷却结构，工作叶片包括缘板，所述缘板的顶面开设有一气膜孔，所述缘板的内部设有冷却通道，所述冷却通道的一端与所述缘板的侧面连通；所述缘板的侧面设置有一工艺堵头，所述冷却通道的一端与所述工艺堵头连通，所述工艺堵头被堵住，并且所述冷却通道为蛇形通道。工作叶片缘板冷却结构解决了缘板的局部超温问题，使用铸造型芯构造缘板冷却通道，更自由地设计冷却通道。同时通过工艺堵头改善了叶片内冷结构脱芯问题，蛇形缘板冷却结构加气膜冷却提高了冷却效率，在极少冷却气的情况下解决了叶片缘板的局部超温问题。铸造型芯法制造的冷却孔尺寸为毫米级，尺寸较大，孔之间的间距不能太小，否则会削弱零件的结构强度。申请号为CN201510362150，专利技术名称为“一种航空发动机燃烧室火焰筒壁面复合冷却结构”中航空天发动机研究院有限公司的中国专利技术专利申请，提供了一种航空发动机燃烧室火焰筒壁面复合冷却结构，由底板壁面和盖板壁面组成，底板壁面内部沿火焰筒流向切割出6条并联微细尺度通道槽，每条切割微细尺度通道槽的中心线上做出6个出气小通孔，盖板壁面上对应于每条切割微细尺度通道槽均设有进气大通孔；底板壁面和盖板壁面焊接成为一体，焊接完成后沿火焰筒周向进行弯曲处理，并在底板壁面侧壁喷涂热障涂层；采用“微细通道冷却”与“发散孔气膜冷却”相结合，充分利用微细尺度结构强化传热，使冷却气流的冷却能力得到发挥。申请号为CN201210297968，专利技术名称为“火焰筒、壁板及其冷却孔的加工方法及燃气轮机燃烧室”中航商用航空发动机有限责任公司的中国专利技术专利申请，提供了一种燃气轮机燃烧室火焰筒壁的冷却孔的加工方法，火焰筒壁板上具有沿高温燃气气流流线方向均匀分布且贯穿所述火焰筒壁板的多个冷却孔，达到在火焰筒壁上形成高效均匀的冷却气膜并保证气膜不被高温燃气所撕裂的目的。但由于采用冲击的机械加工方法制造小孔，小孔的尺寸和间距受到限制，实际上难以保证形成连续稳定的气膜层，也无法保证气膜不被高温燃气所撕裂，并且制造成本较高、气体消耗量大。申请号为CN201811371729，专利技术名称为“种高压涡轮导向叶片气膜孔激光加工方法”中国航发动力股份有限公司的中国专利技术专利申请，提供了一种高压涡轮导向叶片气膜孔激光加工方法，属于航空发动机制造领域，通过自动编程结合手工点动示教编程方法，用理论坐标值在零件表面打点，然后通过手工点动完成加工程序的示教返录，减小了涡轮叶片铸造型面差异和机床旋转轴运动误差对气膜孔位置的影响，保证了高压涡轮空心叶片气膜孔位置度。申请号为CN201710846287，专利技术名称为“一种冷却孔、发动机燃烧室及冷却孔加工方法”中国航发商用航空发动机有限责任公司的中国专利技术专利申请，提供了一种冷却孔，包括位于内壁面和外壁面之间的进口段、扩张转接段、扩张段和类圆柱段，其中类圆柱段扩大了发散壁上冷却通道的出口面积，从而提高了冷却孔的冷却效果。此外，扩张转接段、扩张段和类圆柱段由圆形截面在进口段的中心线方向(即孔轴方向)平移形成，使得冷却孔被激光加工时，激光的入射角度可以保持不变，从而能够显著提高激光加工的加工效率。这两种激光打孔法制造的冷却孔尺寸一般为亚毫米级，尺寸较小而且更加密集，但孔的数量还是有限，孔之间的间距还是不能太小，否则会削弱零件的结构强度，而且成本很高；孔的内表面积比多孔材料小，散热冷却效果也较小。申请号为CN201410314322，专利技术名称为“一种基于多孔介质和超临界状态流体循环的先进涡轮冷却方法”北京航空航天大学的中国专利技术专利申请，提供了一种基于多孔介质和超临界状态流体循环的先进涡轮叶片冷却方法，通过在涡轮叶片内的冷却通道中填充多孔介质材料来增大有效换热面积，其有效换热面积取决于微观孔隙结构的形状、尺寸和排列方向；以流动阻力小、换热能力强的超临界状态流体为换热介质，使得涡轮的实际换热量相比于常规换热方式更大；可根据实际换热需求设计叶盘内的冷却通道数和叶片内的肋板数；可根据实际换热需求设计多空介质孔隙大小、形状和排列方向；叶片可通过激光快速成型技术或其它高能束快速成型技术整体加工。其不足之处在于致密壁面层仍采用常规的制造方法，在表面为致密壁面层加工出小孔，再在其内部填充多孔介质材料，表面不是多孔材料，叶片工作时其外表面难以形成稳定连续的气膜层。申请号为CN200710177472，专利技术名称为“受热壁面冷却结构以及使用该冷却结构的燃气轮机叶片”清华大学的中国专利技术专利申请，提供了一种受热壁面冷却结构以及使用该冷却结构的燃气轮机叶片，该冷却结构具有致密壁面层，该致密壁面层开有供冷却剂通过的多个离散通孔；致密壁面层的受热一侧覆盖有多孔介质层，使多孔介质层和开有多个离散通孔的致密壁面层构成双层叠置的结构，离散通孔的出口和多孔介质层连通。其不足之处在于致密壁面层仍采用常规的制造方法后，再将多孔介质层覆盖在致密壁面层上，叶片为空间曲面形状，两种材料要牢固层合在一起，层合工艺难度大，工艺复杂，而且降低了零件的安全可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用，将金属丝(也可以称为金属纤维)冶金结合多孔材料直接加工制造成耐高温结构零件，流体透过机械零件的多孔材料对零件冷却降温。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用，首先将金属丝材料聚集在一起，压制使金属丝材之间相互接触，并使丝材之间实现冶金结合，制备获得具有连通孔隙的金属丝多孔隙材料；然后将金属丝多孔隙材料加工成多孔隙耐高温机械零件，并将多孔隙耐高温机械零件装配至机械结构中相应位置处固定；再使流体经过流体通道进入耐高温机械零件内部，使流体从多孔隙耐高温机械零件的内表面一侧通过多孔隙耐高温机械零件的孔隙达到多孔隙耐高温机械零件的外表面，冷却耐高温机械零件，并在耐高温机械零件的外表面形成流体膜，阻止热流对耐高温机械零件的直接接触，使耐高温机械零件处于较低温度条件下工作，提高耐高温机械零件在高温工作环境下的使用寿命。进一步，所述金属丝材之间实现冶金结合的方法有烧结或放电焊接。进一步，所述金属丝多孔隙材料的孔隙率范围介于5％～50％。进一步，将金属丝材料聚集在一起，压制使金属丝材之间相互接触，并使丝材之间实现冶金结合，制备获得具有连通孔隙的金属丝多孔隙材料，其步骤为：首先将金属长丝短切为金属短纤维，然后将金属短纤维置于模具中均匀分布，再压制模具中的金属短纤维，将模具中的金属丝短纤维压紧，使金属丝短纤维之间相互接触获得金属丝短纤维压坯，卸出模具中的压坯后烧结压坯，制备获得金属丝多孔隙材料。进一步，所述将金属丝材料聚集在一起，压制使金属丝材之间相互接触，并使丝材之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用，其特征在于：首先，将金属丝材料聚集在一起，压制使金属丝材之间相互接触，并使丝材之间实现冶金结合，制备获得具有连通孔隙的金属丝多孔隙材料；然后将金属丝多孔隙材料加工成多孔隙耐高温机械零件，并将多孔隙耐高温机械零件装配至机械结构中相应位置处固定；再使流体经过流体通道进入耐高温机械零件内部，使流体从多孔隙耐高温机械零件的内表面一侧通过多孔隙耐高温机械零件的孔隙达到多孔隙耐高温机械零件的外表面，冷却耐高温机械零件，并在耐高温机械零件的外表面形成流体膜，阻止热流对耐高温机械零件的直接接触，使耐高温机械零件处于低温度条件下工作，提高耐高温机械零件在高温工作环境下的使用寿命。/n

【技术特征摘要】
1.金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用，其特征在于：首先，将金属丝材料聚集在一起，压制使金属丝材之间相互接触，并使丝材之间实现冶金结合，制备获得具有连通孔隙的金属丝多孔隙材料；然后将金属丝多孔隙材料加工成多孔隙耐高温机械零件，并将多孔隙耐高温机械零件装配至机械结构中相应位置处固定；再使流体经过流体通道进入耐高温机械零件内部，使流体从多孔隙耐高温机械零件的内表面一侧通过多孔隙耐高温机械零件的孔隙达到多孔隙耐高温机械零件的外表面，冷却耐高温机械零件，并在耐高温机械零件的外表面形成流体膜，阻止热流对耐高温机械零件的直接接触，使耐高温机械零件处于低温度条件下工作，提高耐高温机械零件在高温工作环境下的使用寿命。


2.根据权利要求1所述的金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用，其特征在于：所述金属丝材之间实现冶金结合的方法有烧结或放电焊接。


3.根据权利要求1所述的金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用，其特征在于：所述金属丝多孔隙材料的孔隙率范围介于5％～50％。


4.根据权利要求1所述的金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用，其特征在于：将金属丝材料聚集在一起，压制使金属丝材之间相互接触，并使丝材之间实现冶金结合，制备获得具有连通孔隙的金属丝多孔隙材料，其步骤为：首先将金属长丝短切为金属短纤维，然后将金属短纤维置于模具中均匀分布，再压制模具中的金属短纤维，将模具中的金属丝短纤维压紧，使金属丝短纤维之间相互接触获得金属丝短纤维压坯，卸出模具中的压坯后烧结压坯，制备获得金属丝多孔隙材料。


5.根据权利要求1所述的金属丝冶金结合多孔材料在制造耐高温机械零件的应用，其特征在于：将金属丝材料聚集在一起，压制使金属丝材之间相互接触，并使丝材之间实现冶金结合，制备获...

【专利技术属性】
技术研发人员：周照耀，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44